WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Вакуумное самозамораживание. Для увеличения площади воздействия вакуума на каждый кубик плодоовощного сырья в процессе самозамораживания, а также для получения готового продукта однородного по качеству необходимо производить процесс сортировки в вакууме. Для этого необходимо подобрать частоту вращения барабана сортировки таким образом, чтобы за время нахождения кубиков продукта в сортировке он успел самозаморозиться.

Анализируя положение частицы на рисунке 4, частота вращения барабана должна быть такой, чтобы кубик под действием центробежной силы не увлекался в круговое движение, а мог лишь подниматься на определенную высоту (точка А5) и под действием силы тяжести перекатываться вниз [144, 158].

, (2)

где K - коэффициент кинематического режима, K = 0,1…0,2.

С целью повышения качества производимой продукции обоснованы параметры и режимы предлагаемого сортирующего устройства.

Доля испаренной влаги при вакуумном самозамораживании (1) составляет примерно 12…14 % и определяется формулой [148, 152]:

. (3)

В результате испарительного самозамораживания конечная температура (Тк) кусочка понижается, и ее значение определяется формулами [69, 99, 152, 166]:

, (4)

, (5)

, (6)

, (7)

, (8)

. (9)

Конечная влажность кубика (W) в % при испарительном самозамораживании определяется формулой:

. (10)

Сушка под действием СВЧ и УЗИ энергий в фильтрационном потоке газа

Текущая влажность кубиков рассчитывается по формуле [69]:

, (11)

где - влажность на границе.

При этом убыль плотности составит:

. (12)

Сушильную колонну условно делим на две зоны (рисунок 5):

- зона высотой Н1 (1-я зона), где происходит сублимация влаги в продукте под действием СВЧ и УЗИ энергий и нагретого сушильного агента;

- зона высотой Н2 (2-я зона), где происходит удаление остаточной влаги из продукта за счет действия УЗИ поля и нагретого сушильного агента.

Предполагается, что задача является одномерной, а из условий симметрии принимаем, для квазистационарного режима, когда скорость перемещения продукта не значительная принимаем.

В 1-ой зоне функция подвода энергии, строго говоря, является не постоянной, но так как происходит фазовый переход, то принимаем. Уравнение теплопроводности для 1-ой зоны запишем [47]:

, (13)

Решение уравнения (13) имеет вид:

, (14)

где ;.

Во 2-ой зоне функцию подвода энергии принимаем постоянной. Запишем уравнение для 2-ой зоны [99]:

(15)

окончательно

(16)

где ;.

Адекватность математической модели проверена, путем сравнения графически построенных убыли влажности, полученных расчетным и экспериментальным способом. Расхождение не превышает 6 %.

Разработаны принципиальная схема и формализованное представление энергоемкости непрерывного процесса сублимационной сушки с предварительным измельчением и сортировкой фруктов и овощей в едином вакуумном цикле на установках непрерывного действия.

Математическое описание и аналитическое решение задачи расчета энергоемкости для установок непрерывного действия с комбинированным энергоподводом может быть использовано для их сравнения и расчета экономической эффективности.

Таблица 1 - Формализованное изображение процесса работы сушилки

qij1

qij2

qij3

qi

qij

q1я

q2х

q3у

Овощи / фрукты

(целые)   q1     

q11

Параллельно всему процессу

Подвод

Питание

Насос

Резка q2

q21

Вакуумная система

Система холода

Система управления

Подвод

Питание

Резательная машина

Подвод

Питание

Насос

Самозамораживание при

сортировке q3

q31

Подвод

Питание

Сортировка

q32

Вакуум-насос

Компрессор

Шкаф управления

Подвод

Питание

СВЧ

Сушка q4

q41

Подвод

Питание

УЗИ

q42

Подвод

Питание

Термостат

q43

Питание

Питание

Питание

Подвод

Питание

Затвор

Выгрузка q5

q51

Овощи / фрукты           

(кубики сублимированные) q6

q61

Подвод

Подвод

Подвод

В четвертой главе изложены методики проведения экспериментов исследуемого способа сушки и определения качественных показателей сушеных кубиками фруктов и овощей.

Экспериментальные исследования способа сушки проводили на установке УСС–НД-КЭ–И–01 (рисунок 6).

Описание установки. Установка состоит из сушильной камеры цилиндрической формы с источниками СВЧ и УЗИ полей. В верхней части сушильной камеры расположена резательная машина (25) для измельчения фруктов и овощей и сортировка барабанного типа (22). В камере имеется собственный десублиматор (1), а также через шиберный затвор к установке подключен вакуумный насос (14). В нижней части через вакуумный затвор (11) сушильная камера соединена с выгрузным шнеком (15). Плоды подаются в резательную машину и измельчаются. Режим подачи плодов контролируется и управляется субблоком управления системы измельчения (СУСИ). Кубики плодов в процессе сортировки охлаждаются и замерзают за счет интенсивного испарения влаги в вакууме. Далее самозамороженные кусочки с подсохшим верхним слоем летят вниз – в сушильную камеру. Агент сушки (инертный газ, воздух) на стадии удаления остаточной влаги подается в нижнюю часть сушильной камеры из баллона через термостат (13). Расход газа регулируется натекателем по сигналам субблока управления вакуумным агрегатом (СУАВ).

Рисунок 6 - Принципиальная схема установки сублимационной сушки мелкокусковых растительных материалов типа УСС-НД-КЭ-И непрерывного действия с комбинированным энергоподводом: 1 - охлаждаемый элемент десублиматора; 2 - окно для выгрузки льда; 3 - дека для съема льда с конвейера; 4 - конвейер карусельного типа для перемещения льда; 5 - ролик; 6,11,24 - вакуумные затворы; 7 - УЗ излучатель; 8 - напуск агента сушки; 9 - бункер плавитель льда; 10 - привод шнека и конвейера; 12 - насос подачи агента сушки; 13 - термостат; 14 -вакуумный насос; 15 - шнек выгрузки готового продукта; 16 - ременная передача; 17 - датчик давления и температуры; 18 - собирающая воронка; 19 - редуктор конический; 20 - привод сортировки; 21 - лоток обрезей; 22 - сортировка барабанная; 23 - лоток загрузочный; 25 -резательная машина

Объект сушки. В качестве объектов сушки были взяты картофель и яблоки, которыми заполнялась сушильная камера.

Работа установки. В условиях установившегося вакуума в камере включаются конденсаторы (десублиматоры), подаются плоды, измельчаются в резательном устройстве и падают в сортировку, где происходит сортирование вороха по заданному размеру для равномерной сушки материала. При этом происходит процесс испарительного самозамораживания под давлением ниже 100 Па при температуре десублиматоров -35°С. Эти условия позволяют кусочкам во время сортировки и полета в сушильную камеру замерзнуть и одновременно образовать сухую корочку, предотвращающую кусочки от слипания.

Одновременно через натекатель производится подача агента сушки, нагретого до температуры от +20 до +40°С. Количество подаваемого воздуха регулирует СУАВ, так чтобы давление в верхней части камеры не поднималось выше 100 Па. На практике СУАВ контролировал параметры на уровне (0), где давление колебалось в пределах 1200±10 Па, на уровне (300) в пределах 500±10 Па и на уровне (600) – 30±5 Па. При достижении продуктом в камере сушки уровня (500) включается СВЧ, на уровне (0) включается УЗИ, и при заполнении сушильной камеры продуктом до отметки (600 - верхний уровень) в нижней части установки вводится в действие шнек электроприводом и начинается выгрузка сублимированного продукта. Происходит непрерывный процесс сушки в СВЧ и УЗИ - полях и принудительном потоке газа. Уровень сушимого криоматериала в сушильной колонне поддерживается системой управления на уровне (600).

Результаты сушки кусочков яблок и картофеля представлены в таблицах 2 и 3 и отображены (по средним значениям влажности) на рисунках 7 и 8.

Таким образом, результаты экспериментов показали, что при использовании операции сортировки влажность в верхних слоях продукта была ниже в среднем на 8 %, это позволяет увеличить скорость сушки и повысить качество готового продукта.

Таблица 2 - Параметры кинетики процесса сушки кусочков картофеля без сортировки при температуре напускаемого газа 40°С

Высота Н, мм

600

500

400

300

200

100

0

W, %

1 опыт

76,1

64,8

48,1

28,1

16,1

12,0

8,1

2 опыт

76,0

65,1

48,0

28,2

16,0

12,0

8,1

3 опыт

76,0

64,9

47,9

27,8

15,9

11,9

8,2

среднее

76,0

64,9

48,0

28,0

16,1

12,0

8,1

Т, °С

-33±0,1

-24±1

-21±2

12±3

29±2

34±1

40±0,1

Р, Па

30±5

100±5

290±10

500±10

750±10

980±10

1200±10

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»